Abstract S -acylation is a reversible posttranslational protein modification consisting of attachment of a fatty acid to a cysteine via a thioester bond. Research over the last few years has shown that a variety of different fatty acids, such as C16:0, C18:0 or C18:1, are used in cells to S-acylate proteins. We recently showed that GNAI proteins can be acylated on a single residue, Cys3, with either C16:0 or C18:1 and that the relative proportion of acylation with these fatty acids depends on the level of the respective fatty acid in the cell’s environment. This has functional consequences for GNAI proteins, with the identity of the acylating fatty acid affecting the subcellular localization of GNAIs. Unclear is whether this competitive acylation is specific to GNAI proteins or a more general phenomenon in the proteome. We perform here a proteome screen to identify proteins acylated with different fatty acids. We identify 218 proteins acylated with C16:0 and 308 proteins acylated with C18-lipids, thereby uncovering novel targets of acylation. We find that most proteins that can be acylated by palmitic acid (C16:0) can also be acylated with C18-fatty acids. For proteins with more than one acylation site, we find that this competitive acylation occurs on each individual cysteine residue. This raises the possibility that the function of many different proteins can be regulated by the lipid environment via differential S -acylation.

The biogenesis of mammalian ATP synthase is complex process believed to proceed via several modules. It starts with the formation of F1 catalytic part, which is in the later steps connected with the membranous subcomplex. The final phase is represented by incorporation of the two mtDNA-encoded subunits Fo-a and A6L. However, little is known about the position of two newly described Fo accessory subunits DAPIT (also termed Usmg5) and MLQ (also known as c14orf2) in the assembly scheme and about their role in regulation of ATP synthase biogenesis. To resolve this, we have utilised several model systems, namely rho0 cells lacking mtDNA and thus both subunits Fo-a and A6L, cells harbouring 9205delTA microdeletion, which results in the absence of the subunit Fo-a, HEK293 cells with knockdown of DAPIT protein and HEK293 cells with knockout of MLQ protein and followed the assembly state of ATP synthase among them. Contrary to previously reported data, we observed normal levels of assembled ATP synthase in DAPIT knockdown and MLQ knockout cells. Our results indicate that lack of DAPIT protein leads to the assembly of more labile, but complete and functional holoenzyme. Absence of either Fo-a alone or Fo-a and A6L results into the normal levels of structurally altered, labile, and ~60 kDa smaller vestigial enzyme complex, which also lacks DAPIT and MLQ. This complex retains the ATP hydrolytic activity but is unable to synthesize ATP. Cells with the MLQ knockout presented with the phenotype similar to the lack of Fo-a: normal content of smaller and labile complex. In the absence of MLQ, vestigial ATP synthase did not contain also subunits Fo-a and A6L. This complex also retained ATP hydrolytic activity, while its phosphorylating capacity was affected. In all the cell lines tested, the individual subunits seemed to be associated only with assembled ATP synthase complex, indicating that once subunits dissociate from the complex, they are degraded in the cell. This hypothesis is supported by the fact, that in the cells lacking subunit MLQ the biosynthesis of both mtDNA-encoded subunits Fo-a and A6L is normal, but they are degraded at faster pace than the rest of the complex. Based on our data, we conclude that MLQ and Fo-a closely associate and their incorporation into the enzyme complex depends on each another. On the contrary, DAPIT protein seems to be incorporated at the very last step and its presence stabilises the holoenzyme.

Abstract Despite a strong rationale for why cancer cells are susceptible to redox-targeting drugs, such drugs often face tumor resistance or dose-limiting toxicity in preclinical and clinical studies. An important reason is the lack of specific biomarkers to better select susceptible cancer entities and stratify patients. Using a large panel of lung cancer cell lines, we identified a set of “antioxidant-capacity” biomarkers (ACB), which were tightly repressed, partly by STAT3 and STAT5A/B in sensitive cells, rendering them susceptible to multiple redox-targeting and ferroptosis-inducing drugs. Contrary to expectation, constitutively low ACB expression was not associated with an increased steady state level of reactive oxygen species (ROS) but a high level of nitric oxide, which is required to sustain high replication rates. Using ACBs, we identified cancer entities with a high percentage of patients with favorable ACB expression pattern, making it likely that more responders to ROS-inducing drugs could be stratified for clinical trials.